Команда Харбинского технологического института предлагает накапливать энергию непосредственно в строительных конструкциях. В перспективе стены или перекрытия могли бы накапливать часть электроэнергии, получаемой от солнечных панелей, и направлять её на освещение или датчики. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.
Для печати электродов учёные смешали цемент, углеродные нанотрубки и сажу. Полученную смесь нанесли на небольшую бетонную плиту в виде двух гребней, зубцы которых переплетаются между собой. Благодаря такому расположению ионам приходится преодолевать меньшее расстояние между электродами, что улучшает работу устройства.
Важную роль играет и сам цемент. При его взаимодействии с водой образуется пористая структура, в которой остаются вода и подвижные ионы. При этом сплошная конструкция помогает избежать расслоения на границе между электродами и разделителем.
Добавьте GSMinfo в источники в Google News Чтобы видеть наши публикации в своей ленте новостейНакапливает заряд и выдерживает нагрузку
Прототип продемонстрировал прочность на сжатие 23 МПа — по оценке исследователей, это сопоставимо с бетоном, который используется для плит и лестниц. То есть добавление электрической функции не лишило материал способности выдерживать механическую нагрузку.
При рабочем напряжении 1 В устройство накапливало 22,52 мкВт·ч энергии на квадратный сантиметр. Мощность составляла 0,49 мВт/см². Для демонстрации команда соединила три напечатанных суперконденсатора и запитала от них небольшой набор светодиодов.
Суперконденсаторы, как правило, уступают аккумуляторам по запасу энергии, зато быстро заряжаются и разряжаются. Поэтому среди возможных областей применения разработчики называют аварийное освещение и автономные датчики, в частности для контроля состояния зданий. До замены домашних аккумуляторных систем этой разработке ещё далеко.
В ходе кратковременных температурных испытаний устройство стабильно работало при умеренном нагреве и охлаждении. Однако при −18 °C его показатели резко ухудшались. Следующие исследования будут посвящены работе в морозных условиях, в частности проблемам замерзания электролита и сохранения влаги в материале.
